Способ преобразования перемещение-фаза и устройство для его осуществления

Способ преобразования перемещение-фаза и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Л.В.Бурилин, Б.П.Леонов, А.И.Милюков и В.П.Орлов (72) Авторы нэобретення (7l) Заявитель (54) СПОСОБ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЕ-ФАЗА

И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к автоматическому контролю и регулированию и может быть использовано при создании устройства ввода информации в цифровые вычислительные машины.

Известный способ преобразования перемещение-фаза (l j заключается в формировании и подведении к квадратурным входным обмоткам ВТ двух квадратурных сигналов, одинаковых по ам10 плитуде. Оба эти сигнала модулируют по амплитуде в функции перемещений. ротора путем изменения взаимоиндукции между каждой входной и выходной обмоткой. Сигналы индуктируемые кажЭ

15 дой из входных квадратурных обмоток, геометрически суммируются на выходной обмотке, а о перемещении ротора судят по фазе результирующего выходного сигнала.

В этом способе преобразования уголфаза точность преобразования угла в фазу обусловлена точностью ВТ. Уменьшение погрешностей, вносимых ВТ, может быть достигнуто увеличением его числа пар полюсов. Однако в существукицих ВТ для увеличения числа пар полюсов требуется значительно увеличить его габариты, что часто является недопустимым.

Наиболее близким к изобретению является способ преобразования перемещение-фаза f2), заключаняцийся в том, что фор 1ируют равные по амплитуде квадратурные сигналы, модулируют оба эти сигнала по амплитуде в функ- ции перемещения и геометрически суммируют эти сигналы. Для повышения точности преобразования периодически переключают квадратурные сигналы между собой, выделяя на выходе преобразователя ошибку от.неравенства амплитуд этих сигналов, которую затем. исключают. Определяют перемещение по фазе результирукщего сигнала.

Известно устройство.для преобразования перемещение-фаза, содержащее последовательно соединенные источник

879271 переменного напряжения и преобразователь (3).

Известно также устройство.для преобразования перемещение-фаза, содержащее синусно-косинусный. вращающийся трансформатор и фазосдвигающий контур (4 ).

Недостатком известных технических решений является невысокая точность преобразования.

Цель изобретения — повышение точности преобразования.

Эта .цель достигается тем, что в известном способе амплитуды квадратурных сигналов выбирают таким образом, что их отношение равно задан-. ному увеличению масштаба преобразования.

В устройстве, содержащем последовательно соединенные источник переменного напряжения и преобразователь, цель достигается путем снабжения квадратурным масштабирующим контуром,, вход которого соединен с выходом источника перемейного напряжения, и сумматор, один из входов которого соединен с выходом преобразователя, другой — с выходом квадратурного масштабирующего контура, а коэффициент передачи квадратурного масштабирующего контура выбран из соотношения:

К1

К =

2. М где К(и К вЂ” коэффициенты передачи преобразователя и квадратурного масштабирующего контура;

M — масштаб преобразования.

В устройстве, содержащем синуснокосинуснь|й вращающийся трансформатор и фазосдвигающий контур, цель достигается тем, что число витков синусной (W„) и косинусной (W<) обмоток выбирается иэ соотношения -" =M, Жд где M — - изменение масштаба преобразования.

Способ преобразования перемещение-фаза заключается в том, что формируют два сигнала, смещенные по фазе íà 90о, амплитуды этих сигналов выбирают таким образом, что их от- ношение равно заданному увеличению масштаба преобразования. По мейьшей мере один из сигналов модулируют по амплитуде в функции измеряемого перемещения. Далее геометрически суммируют эти сигналы. Величину перемеще1p,ïåðåìåùåíèå-фаза, реализующего способ

20

35

55 ния определяют по фазе результирующего сигнала.

На фиг ° 1 представлена схема устройства для преобразования перемещение-фаза, реализующего способ и выполненного на основе индукционного преобразователя и квадратурного масштабирующего контура, на фиг. 2— схема устройства .для преобразования и выполненного на основе синусно-косинусного вращающегося трансформатора.

Устройство на фиг. l содержит однофазный источник 1 переменного напряжения, выход которого соединен с преобразователем 2 и с квадратурным масштабирующим контуром 3, состоящем из последовательно включенного фазосдвигающего звена 4 и масштабирующего звена 5. Выходы преобразователя и квадратурного масштабирующего контура соединены с входом сумматора 6 с выхода которого снимается выходное напряжение устройства. В качестве преобразователя 2 может использоваться вращающийся трансформатор, индукционный потенциометр или другое индукционное устройство, обеспечивающее в малом угловом диапазоне поворота ротора линейное изменение выход-, ного напряжения. Фазосдвигающее звено 4 представляет собой RC-цепи или грубый фазовращатель, а масштабирующее звено — масштабный трансформатор или делитель напряжения.

Устройство на фиг . 2 содержит синусно-косинусный вращающийся трансформатор (BT ) 7 и фазосдвигающий контур 8. На обмотку 9 возбуждения ВТ подается напряжение от однофазного источника переменного тока. Квадратурная обмотка 10 служит для выполнения первичного симметрирования.

Выходная обмотка ll ВТ соединена с реактивным сопротивлением 12, а обмотка 13 — с активным сопротивлением

14. Выходные клеммы устройства подключены к точке соединения квадратурных обмоток 11 и 13 и к точке соединения сопротивлений 12 и 14. Обмотка ll (синусная1 вращающегося трансформатора 7 выполнена с числом витков

W равным числу витков Ч обмотки 13 (косинусной) увеличенному на коэффициент повышения масштаба преобразования угла в фазу (И).

879271

Способ осуществляется с помощью устройства по фиг. 1 следующим образом.

При подведении напряжения питания от источника 1 на вход преобразователя 2, на вторичной обмотке преобразователя индуктируется ЭДС 0, которая в малом диапазоне углов поворота ротора равна Ц =К0с где К— коэффициент пропорциональности, с угол поворота ротора. На выходе квадратурного масштабирующего контура 3 создается напряжение Uy амплитуда которого определяется передаточными функциями фазосдвигающего и масштабирующего звеньев. Фаза напряжения 0< с ломощью фазосдвигающего звена 4 смещается на 90 относительно фазы нао пряжения 01„.

Напряжение на выходе квадратурно- 20 го масштабирующего контура равно

U =jK< QU, Угол сдвига фазы сигнала на выходе суьыатора 6 определяется

«нп к выражением tg g= = ck которое

Ок << "2 при малых значениях углов Ф равно 25

К

М = „ 4. Следовательно масштаб прек кг образования угла d. в фазу Ч определяется отношением коэффициентов передачи преобразователя (К ) и квадратур ного масштабирующего контура (К4 Y ). 30 Способ осуществляется с помощью устройства по фиг. 2 следующим образом.

При подключении обмотки возбуждения; 9 к источнику питания, на обмотках 11 и 13 индуктируются квадратур35 ные ЭДС, зависящие от угла поворота и равные

0 =KG Д1ИРА И 0 =КО СОВ А

W ЯдЬ ф где Ub — напряжение питания;

W — число витков обмотки возбуждения 9; .W W — числа витков вторичных обмо1 2. ток 11 и 13.

При малых значениях углов поворо45 та .ротора (<) и сдвига фазы (1 ) выходное напряжение устройства имеет сдвиг фазы, равныи: 9%4 1 2.

Следовательно масштаб преобразования угла в фазу в новом устройстве увеличен по сравнению с существующими преобразователями в %4/% раза.

Использование нового способа преобразования перемещение-фаза в малом угловом диапазоне обеспечивает по сравнению с существующими способами увеличение масштаба преобразования при сохранении числа пар полюсов вращающегося трансформатора. Это дает пропорциональное повьппение точности преобразования перемещение-фаза без повьппения требований к точности вращающегося трансформатора.

При осуществлении способа устройством, состоящим:из индукционного преобразователя, квадратурного масштабирующего контура и сумматора, высокая точность преобразования перемещения в .фазу обеспечивается при использовании однофазного источника питания и широко применяемых в приборостроении элементов с низкими точностными показателями. Все элементы устройства серийно выпускаются отечественной промышленностью. Устройство дает возможность в широких пределах регулировать масштаб преобразования угла в, фазу, а следовательно, и его точность.

Осуществление способа устройством, состоящим из синусно- косинусного вращающегося трансформатора с разным числом витков вторичных квадратурных обмоток и фазосдвигающих цепей, обеспечивает повьппение точности преобразования при максимальном сокращении числа используемых элементов. Кроме того, увеличение масштаба и связанное с ним повьппение точности преобразования в этом устройстве производится без увеличения габаритов и точности изготовления вращающегося трансформатора.

Формула изобретения

1. Способ преобразования перемеще ние-фаза, заключающийся в том, что формируют квадратурные сигналы, по меньшей мере один из сигналов модули-. руют по амплитуде в функции перемещения, геометрически суммируют эти сигналы, а о перемещении судят по фазе результирующего сигнала, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, амплитуды квадратурных сигналов выбирают таким образом, что их отношение равно заданному увеличению маештаба преобразования.

2, Устройство для преобразования перемещение-фаза, содержащее последовательно соединенные источник пере" менного напряжения и преобразователь, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено квадратурным мас7

879271

8 тем, что число витков синусной (W< ) и косинусной (W ) обмоток выбирается из соотношения

% — М, 5 ф Э где М вЂ” изменение масштаба преобразования. штабирующим контуром, вход которого соединен с выходом источника переменного напряжения, и сумматор, один иэ входов которого ооединен с выходом преобразователя, другой - с выходом квадратурного масштабирующего кон тура, акоэффициент передачи квадра-. турного масштабирующего контура выбран из соотношения

К вЂ”

«Ю !О где К и К вЂ” коэффициенты передачи преобразователя и квадратурного масштабирующего контура; 15 . М - масштаб преобразования.

3. Устройство для преобразования перемещение-фаза,. содержащее синусно-косинусный вращающийся трансформатор и фазосдвигающий контур, пбдключенный к обмоткам вращающегося транс-. форматора, о т л и ч а ю щ е е с я

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Ахметжанов А.А. Системы передачи угла повышенной точности, ."Энергия", 1966 °

2. Авторское свидетельство СССР

У 360081, кл. G 08 С 19/46,. 1974 (прототип).

3. Авторское свидетельство СССР

У 358764, кл. Н 03 Н 7/18, 1972 (прототип).

4. Авторское свидетельство СССР

У 274687, кл. G 08 С 19/48, 1970 (прототип) .,ул.